基于BIM平臺的橋梁工程設(shè)計與應(yīng)用

岑峰

（中國中鐵四局集團(tuán)第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215131）

1 引言

21 世紀(jì)初，由美國歐特克公司提出的BIM 技術(shù)問世。經(jīng)過了近20a 的完善和發(fā)展，BIM 技術(shù)在多個領(lǐng)域都有較好的表現(xiàn)，其獨特的設(shè)計理念和可視化的3D 建模方式，給建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的推動力。但是，相較于傳統(tǒng)的建筑或機(jī)械領(lǐng)域，BIM 技術(shù)在其他領(lǐng)域的運用還有一些局限性。本文簡述BIM 技術(shù)在公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用，并做出相關(guān)分析。

2 BIM技術(shù)在公路橋梁設(shè)計中的應(yīng)用

公路橋梁有多種設(shè)計建設(shè)方案。根據(jù)不同的地形和施工環(huán)境，可以運用不同的施工方案進(jìn)行合理的施工，而BIM 技術(shù)可以很好地在多種方案中進(jìn)行科學(xué)的比對，選出最佳方案。因此，在公路橋梁建設(shè)方面，BIM 的作用不可忽視。

2.1 基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計平臺搭建

運用BIM 技術(shù)建立施工環(huán)境的全模擬，建立可完全反映現(xiàn)實的虛擬3D 模型，需要用到多種當(dāng)下最先進(jìn)的測繪技術(shù)，如激光掃描技術(shù)、航測遙感技術(shù)。從事專業(yè)橋梁設(shè)計的工作人員可以通過BIM 技術(shù)對橋梁工程方案進(jìn)行建模。使用自主研發(fā)的BIM 建模軟件，首先，通過對施工環(huán)境進(jìn)行科學(xué)勘察，對模型進(jìn)行初步框架設(shè)計；其次，再利用設(shè)計方案中的各項數(shù)據(jù)對此模型進(jìn)行操作，最后，在多個協(xié)同平臺的共同努力下，將具有初步輪廓的BIM 模型與環(huán)境相融，得到了有著完整大環(huán)境的 3D 模型【1】。

模型建立后，需要橋梁設(shè)計建設(shè)行業(yè)的專業(yè)人士，通過模型對整體施工方案進(jìn)行評估，通過多方面的認(rèn)證來確認(rèn)設(shè)計方案的切實可行，要保證在進(jìn)行各個環(huán)節(jié)的設(shè)計校核時，各設(shè)計專業(yè)的數(shù)據(jù)保持同步，避免因信息不同步而帶來的校核錯誤。還要結(jié)合BIM 技術(shù)，在經(jīng)過專業(yè)人員的認(rèn)真校核之后，再進(jìn)行下一步的操作。

2.2 BIM技術(shù)在橋梁方案比選中的應(yīng)用

在公路橋梁的諸多方案當(dāng)中，裝配式橋梁是整個橋梁系統(tǒng)中非常重要的一種，在橋梁方案設(shè)計到最終敲定需要耗費較大的精力。原有的橋梁建設(shè)方案往往會使用比例為1∶2000的地形圖和其他設(shè)計資料，盡管通過這樣的方法可以使得橋梁的方案設(shè)計工作順利開展，但實際上是有諸多問題的，比如：平面的地形圖和路線圖無法真實地反映方案的設(shè)計意圖，無法反映出工程中的諸多細(xì)節(jié)問題，表達(dá)混亂，給校核工作帶來了麻煩，而在使用了BIM 技術(shù)，并進(jìn)行完整建模之后，僅需要根據(jù)模型進(jìn)行施工既可。

2.3 BIM技術(shù)在鋼橋細(xì)節(jié)設(shè)計中的應(yīng)用

在對較復(fù)雜的地形進(jìn)行公路橋梁建設(shè)方案設(shè)計時，BIM的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。BIM 模型相較傳統(tǒng)平面施工圖紙能更清晰地反映實際情況，且在相對復(fù)雜的環(huán)境如峽谷、河流和某些非常重要的橋梁路段進(jìn)行施工時，傳統(tǒng)的裝配式橋梁已經(jīng)難以滿足需求，需要進(jìn)行更加復(fù)雜的橋梁建設(shè)。BIM 技術(shù)模型可將復(fù)雜的橋梁結(jié)構(gòu)中的重要節(jié)點呈現(xiàn)出來，保障設(shè)計方案的科學(xué)合理。同時在細(xì)節(jié)設(shè)計上，通過BIM 技術(shù)的自身功能，在建模完善后，可以直接在模型中設(shè)計，提升細(xì)部設(shè)計質(zhì)量。

2.4 BIM技術(shù)在懸索橋節(jié)點設(shè)計中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的平面設(shè)計圖紙和BIM 3D 模型相比較，有諸多的不足之處。在進(jìn)行大型索橋的建設(shè)時，平面圖紙是很難將橋梁建設(shè)中關(guān)鍵且復(fù)雜的設(shè)計節(jié)點清晰呈現(xiàn)出來的，尤其是主梁節(jié)點錨栓、索鞍等特殊的情況。而BIM 均可清晰展現(xiàn)。

2.5 BIM技術(shù)在鋼箱梁細(xì)節(jié)設(shè)計中的應(yīng)用

隨著我國交通的不斷發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，出現(xiàn)了更多的跨線橋梁設(shè)計。為保障施工質(zhì)量，也為了使被跨越公路不受影響，專業(yè)的公路橋梁方案設(shè)計人員越來越青睞于鋼箱梁頂推方案。鋼箱梁總共分為6 部分，由工廠進(jìn)行分開澆筑，而后在施工現(xiàn)場進(jìn)行焊接處理。由于其內(nèi)部的受力情況較復(fù)雜，是對施工精細(xì)程度的一次挑戰(zhàn)，而以往的平面圖紙僅能以普通的截面分析來對鋼箱梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步反映，這不僅是給工程建設(shè)團(tuán)隊增加了難度，還給鋼箱梁的制造帶來了影響，這是傳統(tǒng)平面圖紙的一大弊病【2】。

2.6 BIM技術(shù)在橋梁可視化技術(shù)交底中的應(yīng)用

在進(jìn)行技術(shù)交底時，BIM 技術(shù)的作用再一次得到了體現(xiàn)。在過去，方案設(shè)計人員同工程建設(shè)者進(jìn)行技術(shù)交底時，僅是通過語言或圖紙對一個想象中的橋梁進(jìn)行描述，一旦描述語言或理解方面有了偏差，則難免會給工程的順利實施帶來困難，這也是行業(yè)內(nèi)普遍出現(xiàn)的問題。但是，在進(jìn)行技術(shù)交底溝通時，合理地運用BIM 技術(shù)，可以對施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)或其他施工復(fù)雜點進(jìn)行模擬，使干燥的語言變?yōu)樯鷦拥哪Ｐ腕w現(xiàn)，更加直觀和易于了解，并在施工過程中把需要注意的地方做出標(biāo)識，整個施工過程一目了然。除此以外，還可以通過BIM技術(shù)建立相應(yīng)的信息庫，將施工關(guān)鍵點和關(guān)鍵的施工方法都詳細(xì)錄入，作為日后進(jìn)行公路橋梁方案設(shè)計時的對比庫。

3 BIM技術(shù)在公路橋梁設(shè)計應(yīng)用中存在的難點

1）BIM 自主研發(fā)的軟件尚未正式投入使用，目前，國內(nèi)大多數(shù)建筑方案設(shè)計所使用的BIM 軟件還是國外研發(fā)的。軟件研發(fā)的諸多標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)行業(yè)規(guī)范不匹配。BIM 技術(shù)的應(yīng)用是新建設(shè)技術(shù)的一次革新，對BIM 的本土化工作已刻不容緩。

2）對計算機(jī)的硬件配置要求較高。在建模的過程當(dāng)中，軟件需要收集大量的信息，這些信息包含了施工環(huán)境的地質(zhì)地貌，周邊村莊或城市的人文數(shù)據(jù)等，導(dǎo)致了建模數(shù)據(jù)量極其繁雜，這就對硬件設(shè)備提出了更高的要求【3】。

3）在BIM 應(yīng)用方面，國內(nèi)行業(yè)還沒有較為規(guī)范的軟件使用規(guī)范。在BIM 技術(shù)的應(yīng)用方面尚處于摸索期，并且對軟件的開發(fā)利用不夠，對軟件的熟悉程度不夠，行業(yè)內(nèi)缺乏起主導(dǎo)作用的行為規(guī)范準(zhǔn)則。在方案設(shè)計時，BIM 工程中，需要對工程本身的全過程都有所了解。方案設(shè)計人員要對工程設(shè)計中的各種BIM 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。

4）由于BIM 技術(shù)在行業(yè)內(nèi)仍屬于新型技術(shù)，而且在進(jìn)行BIM 建模的過程都了如指掌，還要熟悉BIM 軟件的應(yīng)用，這就需要從業(yè)人員具有較高的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能。

4 結(jié)語

近年來，BIM 技術(shù)在公路橋梁建設(shè)行業(yè)已經(jīng)有了初步的應(yīng)用。其不可忽視的作用在方案設(shè)計階段的各個環(huán)節(jié)都有所體現(xiàn)：工程細(xì)節(jié)演示、工程難點標(biāo)識、改變技術(shù)交底方式等方面，都體現(xiàn)了BIM 技術(shù)相較于傳統(tǒng)平面圖紙的巨大優(yōu)勢。BIM技術(shù)已經(jīng)被越來越多的行業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)可和接受，并逐漸投入使用。而在大量的使用過后，必然會形成行業(yè)內(nèi)對BIM 技術(shù)應(yīng)用的初步規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使BIM 技術(shù)的應(yīng)用在國內(nèi)公路橋梁建設(shè)行業(yè)得到更好的發(fā)展，而BIM 技術(shù)建模將會成為我國建筑行業(yè)中不容忽視的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。